鉆石在工業(yè)領(lǐng)域的主要應(yīng)用（除首飾及裝飾品外）

2025年2月20日，上海征世科技宣布成功研制出30 mm×55 mm單晶金剛石散熱片和2英寸單晶金剛石晶圓，標(biāo)志著我國在這一尖端材料領(lǐng)域正式躋身國際第一梯隊(duì)。這一突破不僅填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白，更將加速寬禁帶半導(dǎo)體、量子計(jì)算等前沿產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化進(jìn)程。

30 mm×55 mm單晶金剛石產(chǎn)品。圖片來源：征世科技

具體參數(shù)：

尺寸：30 mm×55 mm

厚度：0.3~3.0 mm

熱導(dǎo)率：1800~2200 W/(m·K)

偏離角：(100)面偏角3°左右

氮濃度：0.2×10-6以下

2英寸單晶金剛石晶圓。圖片來源：征世科技

具體參數(shù)：

尺寸：2英寸

厚度：0.3~3.0 mm

熱導(dǎo)率：1800~2200 W/(m·K)

偏離角：(100)面偏角3°左右

氮濃度：0.2×10-6以下

?

以下我們將重點(diǎn)介紹鉆石在工業(yè)領(lǐng)域的主要應(yīng)用。

1、光學(xué)級CVD單晶金剛石

光學(xué)級CVD單晶金剛石屬于新型功能材料。金剛石具有高硬度（永不磨損的光學(xué)鏡片）、長波紅外光波段（室溫環(huán)境下）的高透過率、室溫下具有最高的熱導(dǎo)率、極佳的化學(xué)穩(wěn)定性、高抗熱沖擊性等多方面優(yōu)異特性，在光學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。光學(xué)級CVD單晶金剛石作為新型功能材料，可廣泛應(yīng)用于航空、軍事、科研設(shè)備等方面，具體包括：CO2激光窗口（10.6 μm）、高功率微波窗口等，是高精尖的高附加值產(chǎn)品。

光學(xué)級CVD單晶金剛石技術(shù)參數(shù)：

光學(xué)級CVD單晶金剛石從紫外（0.22 μm）到遠(yuǎn)紅外，甚至微波波段，除在4-6 μm位置存在微小本征吸收峰外，不存在任何吸收峰；

光學(xué)級CVD單晶金剛石紅外透過率約70%（10.6 μm處）；

光學(xué)級CVD單晶金剛石表面粗糙度Ra值＜5 nm；

光學(xué)級CVD單晶金剛石熱導(dǎo)率>1900 Wm-1K-1；

光學(xué)級CVD單晶金剛石拉曼光譜圖中，僅在1332.5 cm-1處有特征峰（CVD單晶金剛石中C-C鍵呈sp3雜化，形成正四面體結(jié)構(gòu)，并伴有特征1332 .5cm-1拉曼散射峰），無其它特征峰（如含有非金剛石碳，例如石墨中C結(jié)構(gòu)，石墨中C-C鍵是sp2雜化，形成平面層狀結(jié)構(gòu)，拉曼散射峰位于1580.0 cm-1）。

目前主要產(chǎn)品規(guī)格：10mm*0.5mm、13mm*2mm、25mm*定制厚度

2、機(jī)械級CVD單晶金剛石

基于超高硬度、耐磨、抗腐蝕等特點(diǎn)，金剛石是生產(chǎn)用于對高硬脆、難加工材料進(jìn)行鋸、切、磨、鉆等的加工工具的核心耗材，被廣泛應(yīng)用于各種精密機(jī)械加工所使用的刀具、地質(zhì)勘探領(lǐng)域所用的鉆頭表面等。大尺寸、高品質(zhì)CVD單晶金剛石可進(jìn)一步應(yīng)用于醫(yī)學(xué)組織切片、腦外科/心臟手術(shù)刀、光學(xué)鏡頭切削等高端拓展領(lǐng)域。

3、熱沉級CVD單晶金剛石

基于金剛石的熱膨脹系數(shù)較小，室溫下具有最高的熱導(dǎo)率，CVD單晶金剛石的熱沉級應(yīng)用主要有兩種方式：一是大面積的集中散熱，如TR組件、微波功率組件和高功率激光器組件等；二是對熱發(fā)射單元的點(diǎn)散熱，如氮化鎵器件。

4、半導(dǎo)體級CVD單晶金剛石

目前，第四代半導(dǎo)體材料主要是以金剛石（C）、氧化鎵（Ga2O3）、氮化鋁（AlN）為代表的超寬禁帶（UWBG）半導(dǎo)體材料，禁帶寬度超過4.0 eV。相對于硅材料（第一代）、氮化鎵（第二代）、碳化硅（第三代）等，金剛石半導(dǎo)體材料的禁帶寬度高，最大優(yōu)勢在于更高的載流子遷移率、更高的擊穿電場、更大的熱導(dǎo)率。金剛石具有室溫下最高的熱導(dǎo)率，可以滿足未來大功率、強(qiáng)電場和抗輻射等方面的需求，是制作功率半導(dǎo)體器件的理想材料，在智能電網(wǎng)、軌道交通等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

隨著CVD單晶金剛石在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的逐步擴(kuò)散放大，目前行業(yè)內(nèi)急需能夠解決大尺寸的激光解決方案。河南合贏激光科技有限公司，在終端用戶的強(qiáng)有力支持下，目前已開始小批量進(jìn)行激光切割大尺寸CVD單晶金剛石的應(yīng)用，歡迎行業(yè)內(nèi)探討。

“世界超硬看中國，中國超硬看河南”！

目前，河南合贏激光科技有限公司，已經(jīng)在超硬材料行業(yè)成功量產(chǎn)的設(shè)備主要有：CVD人工培育鉆石激光切割機(jī)、CVD人工培育鉆石4P激光切割機(jī)、PCD激光3D雕刻機(jī)、PCD激光減薄研磨機(jī)、PCD激光切割機(jī)、PCD缺陷激光標(biāo)識系統(tǒng)、CVD鉆石同軸視覺激光打標(biāo)系統(tǒng)、CVD內(nèi)腔激光清洗系統(tǒng)等相關(guān)激光設(shè)備，如行業(yè)內(nèi)有此需求，也可咨詢。

?